Курсовая работа по дисциплине icon

Курсовая работа по дисциплине



НазваниеКурсовая работа по дисциплине
страница7/7
Лесная В.И
Дата конвертации29.09.2012
Размер275.44 Kb.
ТипКурсовая
1   2   3   4   5   6   7
1. /Металлы курсовой/~$таллы - курсач.doc
2. /Металлы курсовой/Металлы - курсач.doc
Курсовая работа по дисциплине

4. Расчет и конструирование колонны



Усилие в центрально сжатой колонне можно принять равным сумме опорных реакций балок с учетом их собственного веса (массы).

Усилие определяется по формуле:

N = nP + 0,5Gn, где n – число балок , опирающихся на колонну, Р – реакция одной балки , G – масса одной балки .

Vгб=156∙1∙1600+29∙2∙1600∙2+156∙0,8∙9∙11∙2=367110 см3 =0,367 м3

ρ=7,85 кН/м3 кН

N = 21235,52 + 0,52,882 =2473,92 кН

Расчет базы колонны выполняется на усилие Nl = 1,01N

N1 = 1,012473,92=2498,66 кН

4.1 Расчетная схема. Расчетная длина



Расчетную схему принимаем с шарнирным закреплением вверху и жёстким внизу колонны. Расчетная длина колонны определяется в зависимости от принятой расчетной схемы по формуле:

Lef = μ·lГ

Графическая длина учитывает заглубление подошвы колонны ниже уровня нулевой отметки на 0,6 м, и равна:

lг =(7,5 – 1,51+ 0,6) = 6,59 м

Lef = 1·6,59 = 6,59 м

4.2 Подбор сечения сквозной колонны



Расчет центрально сжатых элементов на устойчивость в соответствии с п.5.3(4) выполняется по формуле:

, где N – внутреннее продольное усилие в колонне, φ – коэффициент продольного изгиба по таблице 72 [4] , А – площадь поперечного сечения стержня, Ry= 31,5 кН/см2 – расчетное сопротивление стали, γс = 1 – коэффициент условий работы .

Сечение колонны принимаем в виде симметричного двутавра. Используя условие устойчивости получаем :

, где φ = 0,8

см2

А́тр=98,2/2=49,1 см2


Требуемые радиусы инерции:

, где φ = 0,8 и устанавливаем по таблице 72 [4] соответствующую ему гибкость λ = 51,37

12,8 см

По А́тр и ixтр в сортаменте выбираем номер швеллера с близкими по значению характеристиками.
Швеллер № 33с имеет площадь сечения А́=55,9 см2 (т. е. меньше А́тр) и радиус инерции ix=12,46 (т. е. меньше ixтр). Можно предположить, что колонна из двух швеллеров №33с будет устойчивой при заданной нагрузке и высоте колонны.

Итак, принимаем сечение колонны из двух швеллеров №33с. Геометрические характеристики сечения: А=2∙55,9=111,8 см2; ix=12,46 см; z0=2,14 cм

bf=b=9 см; I1=Iy=338,4 см4; i1=Iy=2,46 см.

Вычисляем гибкость относительно оси х-х :

γх =lef/ ix=659/12,46=52,89.

Коэффициент продольного прогиба φ берем из таблицы 72 [4]: φ=0,838

Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси х-х:

26,4 кН/см2 < 31,5 кН/см2

Недонапряжение

Устойчивость обеспечена. Недонапряжение в пределах нормы; Назначаем расстояние между соединительными планками из условия lb≤ 40-i1 ,где lb —расстояние между соединительными планками "в свету" lb =30∙ i1=30∙2,46=73,8 см.

Гибкость ветви колонны λ= lb / i1=73,8/2,46=30. Требуемая гибкость относительно свободной оси у- у:



Требуемый, радиус инерции iутр = 659/60,8=10,83 см. Ширина сечения b= ixy=10,83/0,44 =24,6 см. Принимаем: b=35см, тогда расстояние между ветвями колонны "в свету" b1=35 - 2∙10=15 см = 15 см. Расстояние "в свету" должно быть не менее 15 см для обеспечения возможности окраски внутренних поверхностей стержня.

Ширина сечения в осях 1-1: bz=b-2∙z0=35-2∙2,14=30,72 см.

Задаемся размерами соединительных планок: высота планки а=(0,5-0,75)∙b , принимаем a=24 см; ширина планки d=b1+ 60=150 + 60=210 мм =21 см; толщина планки ts=0,8 см.

Проверяем выполнение условий обеспечения необходимой жесткости планок:

a/ ts=24/0,8=30; d/ ts =21/0,8=26,25 < 50 – условия выполняются.

Вычисляем момент инерции сечения планки относительно горизонтальной оси:

Iy=2∙(I1+A∙(bz/2)2)=2∙(338,4+55,9∙(30,72/2)2)=13526,9 см4.

γу=lef/ix=659/15,56=42,35

Вычисляем параметр 7,55 > 5 =>, приведённую гибкость необходимо определять по формуле:



Сравниваем гибкости стержня колонны λef и λх. В нашем случае λef < λх следовательно, жесткость колонны относи­тельно оси у -у будет больше, чем относительно оси Х-Х. Достаточно выполнить проверку, устойчивости относительно оси наименьшей - жесткости (в нашем случае Х-Х ), а мы ее уже проделали. Таким образом, при заданных размерах сечения стержень колонны будет устойчивым в любом направлении.

Необходимо также отметить, что компоновка сечения выпол­нена достаточно рационально с точки зрения условия равноустойчивости: λef ≈ λх

Переходим к расчету соединительных планок.

Определим значение условной перерезывающей силы:

Qfic=7,15∙10-6 ∙(2330 – E/R)∙N/φ=7,15∙10-6∙(2330 – 20600/31,5)∙2473,92/0,838=35,4 кН

Здесь φ определяется по табл. 72 [4].


Срезывающая сила



Изгибающий момент в планке



Планки привариваем к полкам швеллеров угловыми швами, kf=6мм, сварка полуавтоматическая в углекислом газе сварочной проволокой СВ-08Г2С.

Устанавливаем опасное сечение, т. е. сечение, по котopoмy необходимо выполнять расчет швов. Для этого необходимо сравнить произведения Rwf∙βf∙γwf и Rwz∙βz∙ γwz

Rwf=21.5 кН/см2

βf=0,9; βz=1,05

Rwz=0,45∙Run=0,45∙36,5=16,42 кН/см2

γwf и γwz принимаем равными 1.

Rwf∙βf∙γwf =21,5∙0,9∙1=19,35 кН/см2

Rwz∙βz∙ γwz=16,42∙1,05∙1=17,24 кН/см2

0пасным будет сечение шва по границе сплавления. За расчетное сопротивление необходимо принимать Rwz .

Вычисляем геометрические характеристики опасного сечения

W=βz∙kf∙lw2/6=1,05∙0,6∙232/6=55,55 см3

А= βz∙kf∙lw=1,05∙0,6∙23=14,49 см2


Напряжения в шве:

касательные τ=Fпл/А=55,77/14,49=3,8 кН/см2

нормальные σ=Мпл/W=856,68/55,55=15,4 кН/см2

равнодействующие . Прочность шва обеспечена.

4.3 Конструирование и расчет оголовка и базы центрально – сжатой колонны




4.3.1 Расчет оголовка сквозной колонны



Давление от вышележащих конструкций (балок) передается на стержень ко­лонны через опорную плиту толщиной 20 мм и вертикальную тра­версу.

Толщину траверсы определя­ем из расчета на смятие под опорной плитой:

; bтр=b-2∙t=35-2∙1=33 см;

Rp- расчетное сопротивление смятию,

Rp= Runм=36,5/1,025=35,6 кН/см2.

γм=1,025


Принимаем толщину траверсы в соответствии с сортаментом на листовую сталь: tтр=16 мм.

Высоту траверсы находим из расчета сварных швов для крепления ее к стенке.

Катет шва ( kf ) назначаем, руководствуясь рекомендациями п. 12.8 /4/; k^s 9 мм.

Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой СВ-08ГА, Расчетные сопротивления: Rwf = 20 кН/см (см.табл. 56 /4/); Rwz= 0,45∙Run =0,45 ∙ 36,5 = 16,4 кН/см2.

Коэффициенты, учитывающие глубину проплавления: βf= 0,8; βz=1.

Так как βf∙ Rwf < βz∙Rwz; 0,8∙20 < 16,4∙1; 16,0 < 16,4, то расчет выполняем по сечению, проходящему по металлу шва.


Расчетная длина шва;



По конструктивным требованиям к фланговым швам

lw ≤ 85∙kf∙βf=85∙0,9∙0,8=61.2;

43 < 61.2- условие выполняется.

Верхний конец колонны фрезеруем, поэтому швы для крепле­ния опорной плиты к колонне принимаем конструктивно с мини­мальным катетом kf=7 мм .

Для увеличения жесткости траверса и укрепление от потери устойчивости стенок ветвей колонны в местах передали больших сосредоточенных нагрузок к нижнему концу траверсы приварива­ется горизонтальное ребро. Размер ребра, назначаем 18,0 х 0,8 см,

4.3.2 Расчет базы сквозной колонны



Материал опорной плиты – сталь марки 18кп, расчетное сопротивление при толщинах t = 3140 мм: Ry = 23 кН/см2 по таблице 51(4). Фундамент из бетона класса В15. Расчетное сопротивление бетона Rb =8,5 МПа по таблице 13 (3) . Расчетное сопротивление бетона смятию под плитой:

Rb,см = Rb , где  - коэффициент , зависящий от отношения площади опорной плиты к площади обреза фундамента (в месте опирания на фундамент опорной плиты). Значения  изменяются от 1.0 до 1.5 . Принимаем  = 1,25

Rb,см = 8,51,25 = 10,625 =1,06 кН/см2 .

Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона под плитой:

Апл=N1/Rb,см = 2498,66/1,06 =2357,2 см2

Принимаем траверсы толщиной tтр =10 мм, консольные участки плиты с=40 мм, таким образом, ширина плиты определяется конструктивно:

В = b + 2(tтр+ с) = 35 + 2(1+ 4) = 45 см


Требуемая длина плиты:

L = Aпл/B = 2357,2/45 =52,38 см  55 см

Плита загружена снизу равномерным отпорным давлением фундамента, равным напряжению под плитой :



Определяем изгибающие моменты в условных балочках шириной в 1см на различных участках плиты.


Участок 1 (опирание по четырем сторонам).

Стороны участка: а = 33 см , b = 33 см , b/а =1 =>  = 0,048 M1 = qa2 , где  - определяется по таблице 3 (2) , q – линейная распределенная нагрузка на условную балочку:

q = 1 = 11 = 1 кН/см

М1 = 0,0481332 = 52,3 кНсм


Участок 2 (консольный).

Изгибающий момент для консольной балочки пролетом 40 мм

М2 =ql2/2 = 116/2 = 8 кНсм


Участок 3 (опирание по трем сторонам) :

Проверим отношение свободной стороны (b1) к защемленной (а1):

b1/ а1 = 33/8 =4,125 > 2, следовательно, изгибающий момент определяем как в консольной балке пролетом 8 см:

M3 = ql2/2 = 164/2 =32 кНсм

Максимальный изгибающий момент возникает на третьем участке и равен 32 кН∙см.

Определяем толщину плиты из условия прочности изгибаемого элемента:

, где – момент сопротивления изгибаемого элемента, в нашем случае условной балочки шириной 1 см и высотой сечения, равной толщине плиты.

Из условия прочности изгибаемого элемента получим формулу для определения толщины плиты:




Принимаем толщину плиты в соответствии с сортаментом на листовую сталь , tпл = 28 мм по таблицам 5,6 (2) .

Рассчитываем прикрепление траверс к колонне:

Rwf = 20 кН/см2 по таблице 56 (4);

Rwu = 36 кН/см2 по табл. 51(4) для стали С235 при толщинах 220 мм

Rwz = 0,45Run = 0,4536 =16,2 кН/см2


Коэффициенты, учитывающие глубину проплавления: βf = 0,9 , βz = 1,05

Rwf βf > Rwz βz

200.9 > 16.21.05

18 > 17,01

Расчет сварного шва выполняем по сечению, проходящему по границе сплавления:

, где kf – катет шва, назначаемый по толщине траверсы – 10 мм.

Конструктивное требование к фланговым швам:

Lw  85kf βf = 851,00,9 =76.5 см

35 < 76,5 – условие выполнено.

Высоту траверсы назначаем по длине сварного шва: hт = 35 см.


Торец колонны принимаем фрезерованным, поэтому крепление траверсы к плите назначаем конструктивно с минимально возможным катетом kf = 6 мм по таблице 38[4].

Выполняем проверку прочности траверсы на консольных участках, рассматривая траверсу как балку, защемленную одним концом и загруженную равномерно распределенной нагрузкой. Интенсивность погонной нагрузки qт =σB/2 = 145/2 = 22,5 кН/см.


Изгибающий момент и перерезывающая сила в защемленной консоли:

Mт =qтl2/2 = 22,582/2 =720 кНсм

Qт = qтl = 22,58=180 кН


Проверки прочности траверсы по нормальным и касательным напряжениям:





Условия прочности выполняются с большим запасом.


5. Список используемой литературы





  1. Беленя Е.И. Металлические конструкции. – М.: Стройиздат, 1985.

  2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1986.

  3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. нормы проектирования. Дополнения. Разд. 10. Прогибы и перемещения. – М.: 1988.

  4. СНиП 2-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1988.

  5. Мандриков А.О. Примеры расчёта металлических конструкций. – М.: Стройиздат, 1991.

1   2   3   4   5   6   7



Похожие:

Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /shemotehnika_k2_PT/Курсовая работа/Белорусский Национальный Технический Университет.doc
Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /Курсовая работа по ТО (экономика) ОрелГТУ/Курсовая работа (экономика).doc
2.
Курсовая работа по дисциплине iconТребования к написанию и оформлению курсовых работ по специальности «Организация работы с молодежью»
Курсовая работа – это более глубокое и объемное исследование избранной проблемы учебного курса, чем реферат, доклад и контрольная...
Курсовая работа по дисциплине iconЛабораторная работа №1 по дисциплине: «Экономическая кибернетика»

Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /курсовая работа.doc
Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /Курсовая работа по проектированию ТО-1.doc
Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /Курсовая работа по проектированию ТО-4.doc
Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /Курсовая работа по проектированию ТО-5.doc
Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /Курсовая работа.doc
Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /Курсовая работа.doc
Курсовая работа по дисциплине iconДокументы
1. /Курсовая работа.doc
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов